关于AT89S52单片机串口通信功能的单片机系统的设计与制作

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关于AT89S52单片机串口通信功能的单片机系统的设计与制作(四)

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行口介绍
1，串行口特殊功能寄存器，它包括串行数据缓冲器SBUF，串行控制寄存器SCON，电源控制寄存器PCON。
串行数据缓冲器SBUF在逻辑上只有一个，既表示发送寄存器，又表示接收寄存器，具有同一个单元地址99H，用同一寄存器名SBUF。在物理上有两个，一个是发送缓冲寄存器，另一个是接收缓冲寄存器。发送时，只需将发送数据输入SBUF，CPU将自动启动和完成串行数据的发送；接收时，CPU将自动把接收到的数据存入SBUF，用户只需从SBUF中读出接收数据。
串行控制寄存器SCON的位名称，地址及功能如图18所示

SCON  D7  D6  D5  D4  D3  D2  D1  D0
位名称  SM0  SM1  SM2  REN  TB8  RB8  TI  RI
位地址  9FH  9EH  9DH  9CH  9BH  9AH  99H  98H
功能  工作方式
选择  多机通信控制  接收允许  发送第9位  接收第9位  发送中断  接收中断
图18 串行控制寄存器SCON

在电源控制寄存器PCON中，与串行通信有关的只有SMOD位。在串行口工作方式 1、2、3 中，SMOD是波特率加倍位，SMOD=1 时，波特率加倍；SMOD=0 时，波特率不加倍。
4）波特率
    波特率bps(bit per second)定义是每秒传输数据的位数，即：1波特 = 1位/秒（1bps）。波特率的倒数即为每位传输所需的时间。相互通信的甲乙双方必须具有相同的波特率，否则无法成功地完成串行数据通信。
5）串行工作方式
    串行工作方式共有四种，分别为方式0，方式1，方式2，方式3。由串行控制寄存器SCON中SM0 SM1决定。
    方式0中，移位数据的发送和接收以8位为一帧，不设起始位和停止位，无论输入/输出，均低位在前高位在后。波特率固定，为单片机晶振频率的十二分之一。即一个机器周期进行一次移位。
    方式1是一帧10位的异步串行通信方式，包括1个起始位，8个数据位和一个停止位。发送时只要将数据写入SBUF，在串行口由硬件自动加入起始位和停止位，构成一个完整的帧格式。然后在移位脉冲的作用下，由TXD端串行输出。一帧数据发送完毕，将SCON中的TI置1。接收时，在REN=1前提下，当采样到RXD从1向0跳变状态时，就认定为已接收到起始位。随后在移位脉冲的控制下，将串行接收数据移入SBUF中。一帧数据接收完毕，将SCON中的RI置1，表示可以从SBUF取走接收到的一个字符。方式1波特率可变，由定时/计数器T1的计数溢出率来决定。波特率 = 2SMOD×（T1溢出率）/ 32，其中SMOD为PCON寄存器中最高位的值，SMOD=1表示波特率倍增。
    方式2是一帧11位的串行通信方式，即1个起始位，8个数据位，1个可编程位TB8/RB8和1个停止位。可编程位TB8/RB8既可作奇偶校验位用，也可作控制位（多机通信）用，其功能由用户确定。数据发送和接收与方式1基本相同，区别在于方式2把发送/接收到的第9位内容送入TB8/RB8。
波特率：方式2波特率固定，即fosc/32和fosc/64。如用公式表示则为：波特率=2SMOD ╳ fosc/64。
    方式3同样是一帧11位的串行通信方式，其通信过程与方式2完全相同，所不同的仅在于波特率。方式2的波特率只有固定的两种，而方式3的波特率则与方式1相同，即通过设置T1的初值来设定波特率。
四种工作方式的区别主要表现在帧格式及波特率两个方面。如图19所示：

工作方式帧格式波特率
方式0 8位全是数据位,没有起始位、停止位固定,即每个机器周期传送一位数据
方式1 10位,其中1位起始位,8位数据位,1位停止位不固定,取决于T1溢出率和SMOD
方式2 11位,其中1位起始位,9位数据位,1位停止位固定,即2SMOD×fosc /64
方式3 同方式2 同方式1
图19 串行通信四种工作方式比较

四方案论证
要对单片机系统有一个较为全面的认识，首先就要掌握单片机最基本的一些用法。因此我设计要实现有电源电路，时钟电路，复位电路，键盘控制，LED显示和数码管显示的基本系统。在此基础上，由于串行通信是单片机一个重要的应用，我设计要实现一个比较简单的单片机与PC机进行全双工通信的功能。
电源电路，由于提供的是DC 12V电源，因此使用一个集成稳压芯片7805，再加上其外围电路，即可实现DC 5V供电。
时钟电路，由于没有外部时钟源，只能接成如图5的内部时钟电路。
复位电路，上电复位电路通上电就工作，而需要复位时必须将电源切断在连接上才能实现，不便于控制。而按键复位电路，当按键按下一次就进行一次复位，较为方便，因此计划采用按键复位电路。
键盘控制，独立式键盘接法连接简单，判断是否有响应也很简单，但由于一个按键需要一个I/O端口来控制，在I/O端口不多的情况下，对系统资源是一种浪费。而行列式键盘相对连接复杂，判断也较为困难，但这种方法很节省I/O端口的使用，因此计划设计实现一个4*4的行列式键盘。并用编程扫描方式和扫描法完成对这个行列式键盘的响应。
LED显示，采用图12 D1的接法，并使用一个排阻将八个LED指示灯接成共阳极状态，这样便于控制，而且由于接在VCC上，保证有足够的工作电流。
数码管显示，提供的数码管是共阴极的，因此将数码管八个端口分别接一个相同的电阻连到单片机的一组I/O端口上即可实现。
串行通信部分，采用异步通信方式，因为它较为简单，而且多为单片机使用。而工作方式选择方式1，因为其比方

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